DE102015209325A1 - Hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine hydraulische Anordnung zur Regeneration von Druckmittel eines hydraulischen Verbrauchers (2), mit einem ersten Strömungspfad (6) und einem zweiten Strömungspfad (10) zur Druckmittelversorgung des hydraulischen Verbrauchers (2). Weiter weist die hydraulische Anordnung eine Senkbremsventilanordnung (12) in dem zweiten Strömungspfad (10) auf, die eine Regelmessblende (18) enthält, mittels der ein Regenerationsvolumenstrom steuerbar ist, der von dem zweiten Strömungspfad (10) in den ersten Strömungspfad (6) regenerierbar ist. Der in den ersten Strömungspfad (6) eingespeiste Regenerationsvolumenstrom ist direkt zum hydraulischen Verbraucher (2) geführt. Alternativ dazu ist der Regenerationsvolumenstrom zwischen einem stromabwärts einer Druckmittelquelle angeordneten Ventil und dem hydraulischen Verbraucher (2) in den ersten Strömungspfad (6) eingespeist. Alternativ dazu ist der Regenerationsvolumenstrom zwischen einer Individualdruckwaage (52) und einer Zumessblende (54) in den ersten Strömungspfad (6) eingespeist. Disclosed is a hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer (2), with a first flow path (6) and a second flow path (10) for the pressure medium supply of the hydraulic consumer (2). Furthermore, the hydraulic arrangement has a lowering brake valve arrangement (12) in the second flow path (10), which contains a regulating orifice (18), by means of which a regeneration volume flow can be controlled, which can be regenerated from the second flow path (10) into the first flow path (6) is. The regeneration volume flow fed into the first flow path (6) is led directly to the hydraulic consumer (2). Alternatively, the regeneration volume flow is fed between a valve arranged downstream of a pressure medium source and the hydraulic consumer (2) into the first flow path (6). Alternatively, the regeneration volume flow between an individual pressure compensator (52) and a metering orifice (54) is fed into the first flow path (6).
Description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a hydraulic arrangement according to the preamble of
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Bei bekannten hydraulischen Steuereinheiten für Bagger oder Baggerlader wird durch die mechanische Anpassung der Kerbgeometrien von Zu- und Rücklaufmessblenden erreicht, dass die Geschwindigkeit des Verbrauchers durch den Zulaufvolumenstrom vorgegeben wird und die Zulaufkammer des Zylinders nicht kavitiert. Hierzu muss eine Abstimmung zwischen Zu- und Rücklaufblende in der Art erfolgen, dass der Rücklaufvolumenstrom bei antreibenden Lasten (aktiven Lasten) geringer ausfallen würde, als der zylinderflächenverhältnisbereinigte Zulaufvolumenstrom. Die Abstimmung der Blenden eines Verbrauchers an z.B. einem Bagger ist unter anderem abhängig von der Kinematik des Arbeitsarms (Position der Schwerpunkte, Position der Gelenkpunkte, Übersetzungsverhältnisse der Koppelmechanismen, etc.), den anliegenden Lasten und den geometrischen Größen des Zylinders. Aus diesem Grund müssen für jeden Verbraucher individuell die Kerben der jeweiligen Blenden angepasst werden. Bei bekannten Ventilen mit einem Schieber (nicht aufgelöste Steuerkanten) werden während einer Inbetriebnahme die Kerben mit Hilfe einer mobilen Fräsmaschine in die jeweiligen Musterschieber eingefräst, auf ihre Wirkung hin untersucht und gegebenenfalls weiterhin optimiert. Dieser iterative Prozess ist sehr aufwändig und arbeitsintensiv und erhöht zu dem die Varianz an mechanischen Bauteilen im Herstellungsprozess von hydraulischen Wegeventilen mit einem Schieber zur gemeinsamen Realisierung aller Zu- und Rücklaufmessblenden auf diesem. In known hydraulic control units for excavators or backhoe loaders is achieved by the mechanical adjustment of the notch geometries of inlet and Rücklaufmessblenden that the speed of the consumer is specified by the inlet flow and the cavity of the cylinder is not kavitiert. For this purpose, a vote must be made between supply and return orifice in the way that the return flow rate would be lower for driving loads (active loads), than the adjusted cylinder flow ratio inlet flow. The tuning of the blinds of a consumer to e.g. An excavator depends, among other things, on the kinematics of the working arm (position of the center of gravity, position of the pivot points, transmission ratios of the coupling mechanisms, etc.), the applied loads and the geometric sizes of the cylinder. For this reason, the notches of the respective panels must be adjusted individually for each consumer. In known valves with a slide (unresolved control edges) the notches are milled during commissioning using a mobile milling machine in the respective sample pushers, examined for their effect and possibly further optimized. This iterative process is very time-consuming and labor-intensive and also increases the variance of mechanical components in the production process of hydraulic directional valves with a slide for the common realization of all feed and return flow orifices on this.
In der
Anordnungen mit Senkbremsventilen im Rücklauf neigen aber zu instabilem Verhalten, das zu starken Schwankungen im Lastdruckverlauf führen kann. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, einen Druckaufbau und somit eine Systemverstärkung, die zu dem instabilen Verhalten führen kann, mittels diverser Dämpfungsblenden zu verhindern. Da das Wirkprinzip des Einsatzes der Dämpfungsblenden im Wesentlichen auf einem Tiefpassverhalten basiert, müssen die Dämpfungsblendendurchmesser sehr klein ausgelegt werden, um die entsprechend geringen Frequenzen (bei einem Ausleger eines Mobilbaggers beispielsweise ca. 1,5 Hz) filtern zu können. Der Dämpfungsblendendurchmesser kann jedoch einerseits aus Fertigungsgründen nicht beliebig klein gewählt werden und andererseits wegen der mit abnehmendem Durchmesser erhöhten Verschmutzungsgefahr und dadurch eingeschränkten Funktionalität. Zudem vermindern Dämpfungsblenden die Systemdynamik beträchtlich, so dass die Sollvorgaben des Bedieners gegebenenfalls mit deutlich zeitlicher Verzögerung in die gewünschten Bewegungen der hydraulischen Verbraucher umgesetzt werden. Ein Nachlaufen des Zylinders bei Loslassen des Joysticks, und damit bei eigentlich sofortiger Wegnahme des Sollwertsignals, kann die Folge sein. Dieser Zustand ist weder von einem Erstausrüster noch von einem Anwender gewünscht. However, arrangements with lowering brake valves in the return line tend to be unstable, which can lead to strong fluctuations in the load pressure curve. To avoid this disadvantage, it is known to prevent a pressure build-up and thus a system gain, which can lead to the unstable behavior, by means of various damping diaphragms. Since the operating principle of the use of the damping diaphragms is essentially based on a low-pass behavior, the damper diaphragm diameters must be made very small in order to be able to filter the correspondingly low frequencies (for example, with a boom of a wheeled excavator approx. 1.5 Hz). However, the damping diaphragm diameter can not be chosen arbitrarily small on the one hand for reasons of production and on the other hand because of the decreasing diameter increased risk of contamination and thus limited functionality. In addition, damping diaphragms considerably reduce the system dynamics, so that the setpoint specifications of the operator are possibly converted into the desired movements of the hydraulic consumers with a significant delay. Running the cylinder when releasing the joystick, and thus with actually immediate removal of the setpoint signal, may be the result. This condition is not desired by either an OEM or a user.
In der
Wird bei einer solchen Anordnung eine Regeneration verwirklicht, ist der gesamte Rücklaufvolumenstrom über den Senkbremsventilschieber und ein Rückschlagventil in den Zulauf regenerierbar. Um den hydraulischen Verbraucher jedoch auch bei einer passiven Last bedienen zu können, muss im Rücklauf ein zusätzliches Senkbremsventil vorgesehen sein, das den Rücklauf mit einer Druckmittelsenke verbindet und dessen Öffnungsdruck deutlich größer ist, als der des für die Regeneration eingesetzten Senkbremsventils. If a regeneration is realized in such an arrangement, the entire return flow is regenerated via the lowering brake valve spool and a check valve in the inlet. However, in order to operate the hydraulic load even with a passive load, an additional lowering brake valve must be provided in the return, which connects the return to a pressure medium sink and the opening pressure is significantly greater than that of the lowering brake valve used for the regeneration.
Dem gegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Anordnung zur Regeneration von Druckmittel eines hydraulischen Verbrauchers zu schaffen, bei der eine wirkungsvolle Regeneration auf einfache Art und Weise realisierbar ist. In contrast, it is the object of the present invention to provide a hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer, in which an effective regeneration in a simple manner can be realized.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. This object is achieved by a hydraulic arrangement having the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Eine hydraulische Anordnung zur Regeneration von Druckmittel eines hydraulischen Verbrauchers gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen ersten Strömungspfad und einen zweiten Strömungspfad zur Druckmittelversorgung des hydraulischen Verbrauchers. Weiter enthält sie eine Senkbremsventilanordnung in dem zweiten Strömungspfad, die eine Regelmessblende aufweist, mittels der ein Regenerationsvolumenstrom steuerbar ist, der von dem zweiten Strömungspfad in den ersten Strömungspfad regenerierbar ist. Der in den ersten Strömungspfad eingespeiste Regenerationsvolumenstrom ist direkt zu dem hydraulischen Verbraucher geführt. Insbesondere ist der in den ersten Strömungspfad eingespeiste Regenerationsvolumenstrom ohne Zwischenschaltung von Ventilen zu dem hydraulischen Verbraucher geführt. Alternativ dazu ist der Regenerationsvolumenstrom zwischen einem stromabwärts einer Druckmittelquelle angeordneten Ventil und dem hydraulischen Verbraucher in den ersten Strömungspfad eingespeist. Alternativ dazu ist der Regenerationsvolumenstrom zwischen einer Individualdruckwaage und einer Zumessblende in den ersten Strömungspfad eingespeist. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims. A hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer according to the present invention includes a first flow path and a second flow path to the pressure medium supply of the hydraulic consumer. It further includes a counterbalance valve arrangement in the second flow path having a metering orifice plate by means of which a regeneration flow rate controllable from the second flow path into the first flow path is controllable. The regeneration volume flow fed into the first flow path is led directly to the hydraulic consumer. In particular, the regeneration volume flow fed into the first flow path is guided to the hydraulic consumer without the interposition of valves. Alternatively, the regeneration flow rate is fed between a valve located downstream of a pressure medium source and the hydraulic load in the first flow path. Alternatively, the regeneration volume flow between an individual pressure compensator and a metering orifice is fed into the first flow path.
Durch die direkte Zuführung des Regenerationsvolumenstroms in dem ersten Strömungspfad zum hydraulischen Verbraucher, das heißt, mittels des in dem ersten Strömungspfad ohne Zwischenschaltung von Ventilen dem hydraulischen Verbraucher zugeführten Regenerationsvolumenstroms, ist eine Regeneration auf einfache Art und Weise realisiert, bei der die Regeneration aufgrund der nicht vorhandenen Drosselstellen zwischen Einspeisungspunkt und hydraulischem Verbraucher besonders wirkungsvoll ist. Eine Erhöhung einer Arbeitsgeschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers bei ansonsten gleichbleibendem Zulaufvolumenstrom, insbesondere gleichbleibender Last einer Druckmittelquelle, fällt vergleichsweise höher aus. Due to the direct supply of the regeneration volume flow in the first flow path to the hydraulic consumer, that is, by means of the in the first flow path without the interposition of valves supplied to the hydraulic consumer regeneration volume flow, a regeneration is realized in a simple manner in which the regeneration due to the existing throttle points between injection point and hydraulic consumer is particularly effective. An increase in an operating speed of the hydraulic consumer with an otherwise constant inflow volume flow, in particular a constant load of a pressure medium source, is comparatively higher.
Weiter ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass, durch die Einspeisung des Regenerationsvolumenstroms zwischen einer Individualdruckwaage und einer Zumessblende in den ersten Strömungspfad, der Regenerationsvolumenstrom vor der Zumessblende eingespeist ist, da somit von der Individualdruckwaage lediglich noch einen Teilvolumenstrom zuzuführen ist, mittels dem ein gefordertes Druckgefälle über der Zulaufmessblende eingestellt ist. Folglich ist ein resultierender Zulaufvolumenstrom lediglich von einem Öffnungsquerschnitt der Zumessblende vorgegeben und somit lastunabhängig einstellbar beziehungsweise verstellbar. Furthermore, it is an advantage of the present invention that, by feeding the regeneration volume flow between an individual pressure balance and a metering orifice into the first flow path, the regeneration volume flow is fed in front of the metering orifice, since thus only a partial volume flow has to be supplied by the individual pressure balance, by means of the required pressure drop across the inlet orifice is set. Consequently, a resulting inlet volume flow is predetermined only by an opening cross-section of the metering orifice and thus adjustable or adjustable independently of the load.
Vorteilhafterweise ist der Regenerationsvolumenstrom über ein Regenerationsrückschlagventil in den ersten Strömungspfad eingespeist, das in Richtung der Senkbremsventilanordnung sperrt. Somit ist die Flussrichtung des Regenerationsvolumenstroms auf eine Richtung zu dem hydraulischen Verbraucher beschränkt und beim Betrieb des hydraulischen Verbrauchers ist ein unerwünschter Druckmittelstrom von der Druckmittelquelle zu der Senkbremsventilanordnung verhindert. Advantageously, the regeneration volume flow is fed via a regeneration check valve into the first flow path, which blocks in the direction of the lowering brake valve arrangement. Thus, the flow direction of the regeneration volume flow is limited to one direction to the hydraulic consumer and in the operation of the hydraulic consumer, an undesired flow of pressure medium from the pressure medium source to the lowering brake valve arrangement is prevented.
Vorteilhafterweise weist die Senkbremsventilanordnung eine Bypassmessblende oder Bypassblende mit einer Fluidverbindung zu einer Druckmittelsenke auf. Die Bypassmessblende ist der Regelmessblende vorteilhafterweise fluidisch nachgeschaltet. Insbesondere ist die Bypassmessblende fluidisch oder parallel in Reihe zu der Regelmessblende geschaltet. Advantageously, the lowering brake valve arrangement has a bypass orifice or bypass orifice with a fluid connection to a pressure-medium sink. The bypass orifice is advantageously followed by the metering orifice in a fluidic manner. In particular, the bypass orifice is connected fluidically or in parallel in series with the control orifice plate.
Mit diesem erfindungsgemäßen Aufbau ist eine hydraulische Anordnung zur Regeneration von Druckmittel eines hydraulischen Verbrauchers geschaffen, die ein stabileres Betriebsverhalten aufweist und mit der ein großer Teil des Rücklaufvolumenstroms regenerierbar ist. Hiermit ist es gelungen, die Vorteile einer Senkbremsanordnung, also Vermeidung von Kavitation in einer Zulaufseite bei einer aktiven Last ohne aufwändige Anpassung von Zu- und Rücklaufmessblenden (insbesondere bei nicht aufgelöster Bauweise), mit den Vorteilen einer Regeneration, also Erhöhung einer Arbeitsgeschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers beziehungsweise Verringerung eines Volumenstroms in der Zulaufseite, zu verbinden. With this construction according to the invention, a hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer is provided, which has a more stable operating behavior and with which a large part of the return flow volume can be regenerated. Hereby, the advantages of a Senkbremsanordnung, so avoiding cavitation in an inlet side at an active load without costly adaptation of inlet and Rücklaufmessblenden (especially in unresolved construction), with the benefits of regeneration, ie increasing an operating speed of the hydraulic consumer or reducing a volume flow in the inlet side to connect.
Vorteilhafterweise ist ein Öffnungsquerschnitt der Bypassmessblende proportional zu einem Öffnungsquerschnitt der Regelmessblende, insbesondere proportional dazu verstellbar. Dadurch ist das Erreichen des stabileren Betriebsverhaltens und der Fähigkeit, einen großen Teil des Rücklaufvolumenstroms zu regenerieren, weiter unterstützt. Advantageously, an opening cross section of the bypass orifice is proportional to an opening cross section of the Regelmessblende, in particular proportionally adjustable. This further supports the achievement of more stable performance and the ability to regenerate much of the return flow.
Vorteilhafterweise ist die Senkbremsventilanordnung unabhängig von einer Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers in einem Rücklaufströmungspfad angeordnet. Weiter vorteilhaft ist der Regenerationsvolumenstrom unabhängig von der Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers in einen Zulaufströmungspfad eingespeist. Dies ist insbesondere dadurch erreichbar, dass mittels eines Wegeventils genau eine Senkbremsventilanordnung derart geschalten ist, dass diese unabhängig von einer Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers in einem Rücklaufströmungspfad angeordnet ist. Alternativ dazu kann dies dadurch erreichbar sein, dass zwei Senkbremsventilanordnungen derart miteinander verschaltet sind, dass je nach Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers lediglich diejenige aktiviert ist, die im Rücklaufströmungspfad angeordnet ist und diejenige deaktiviert ist, die im Zulaufströmungspfad angeordnet ist. Advantageously, the lowering brake valve arrangement is arranged independently of a direction of movement of the hydraulic consumer in a return flow path. Further advantageously, the regeneration volume flow is fed independently of the direction of movement of the hydraulic consumer in a Zulaufströmungspfad. This can be achieved, in particular, by means of a directional valve, precisely one lowering brake valve arrangement being connected such that it is arranged independently of a direction of movement of the hydraulic consumer in a return flow path. Alternatively, this can be achieved in that two Senkbremsventilanordnungen are interconnected such that depending on the direction of movement of the hydraulic consumer, only that is activated, which is arranged in the return flow path and that is deactivated, which is arranged in the inflow flow path.
Vorteilhafterweise weist die Senkbremsventilanordnung ein Senkbremsventil auf, dessen Ventilschieber von einer Schließfeder in Richtung von Schließstellungen beaufschlagt ist, in denen ein Rücklaufvolumenstrom und somit der Regenerationsvolumenstrom unterbrochen ist. Insbesondere weist das Senkbremsventil weiter Öffnungsstellungen auf, in denen der Rücklaufvolumenstrom zumindest teilweise als Regenerationsvolumenstrom über die Regelmessblende durch das Senkbremsventil geleitet ist und wobei der Rücklaufvolumenstrom zumindest teilweise über die Bypassmessblende zu der Druckmittelsenke geleitet ist. Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung ist insbesondere nie der gesamte Rücklaufvolumenstrom regenerierbar – ein Teil des Rücklaufvolumenstroms ist stets über die Bypassmessblende zu der Druckmittelsenke geleitet. Insbesondere ist das Senkbremsventil als stetig verstellbares Ventil ausgeführt. Advantageously, the lowering brake valve arrangement has a lowering brake valve, the valve slide of which is acted upon by a closing spring in the direction of closed positions in which a return volume flow and thus the regeneration volume flow is interrupted. In particular, the lowering brake valve further has open positions in which the return flow is at least partially passed as a regeneration volume flow through the control orifice through the lowering brake valve and wherein the return flow is at least partially passed through the bypass orifice to the pressure fluid sink. In particular, in the hydraulic arrangement according to the invention, the entire return flow volume can never be regenerated - a part of the return flow volume is always directed via the bypass orifice to the pressure medium sink. In particular, the lowering brake valve is designed as a continuously adjustable valve.
Vorteilhafterweise ist eine Stirnfläche des Ventilschiebers, insbesondere ein auf die Stirnfläche des Ventilschiebers wirkendes Aufstoßelement, über eine Drossel mit einem Druckmittel zum Aufsteuern beaufschlagbar, das insbesondere von dem ersten Strömungspfad beziehungsweise dem Zulaufströmungspfad abgegriffen ist. Somit ist eine Druckaufbaugeschwindigkeit an der Stirnfläche des Ventilschiebers, insbesondere an dem Aufstoßelement – und damit insbesondere eine Systemverstärkung – verringert, was weiter zur Stabilisierung der hydraulischen Anordnung beiträgt. Insbesondere ist mittels einer oder mehrerer der Drosseln eine Steuerleitung für das Druckmittel zum Aufsteuern entlastet, in der sie angeordnet ist/sind. Somit ist bei Nichtbetätigung einer Steuereinrichtung für die hydraulische Anordnung, das heißt, wenn der hydraulische Verbraucher in seiner momentanen Stellung verharren soll, ein unkontrollierter Druckaufbau durch Leckage vermeidbar. Insbesondere ist zwischen zwei der in der Steuerleitung für das Druckmittel zum Aufsteuern angeordneten Drosseln eine Abzweigung zur Druckmittelsenke mit einer weiteren Drossel vorgesehen, wobei der Ventilschieber nach der weiteren Drossel mit einem Druckmittel aus der Abzweigung, insbesondere mit einem Druckmittel der Druckmittelsenke, in seiner Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Advantageously, an end face of the valve slide, in particular an impact element acting on the end face of the valve slide, can be acted upon by a throttle with a pressure means for piloting, which in particular is tapped off from the first flow path or the inlet flow path. Thus, a pressure build-up speed at the end face of the valve spool, in particular at the impact element - and thus in particular a system gain - reduced, which further contributes to the stabilization of the hydraulic arrangement. In particular, by means of one or more of the throttles, a control line for the pressure medium for overriding relieved, in which it is arranged / are. Thus, in the absence of actuation of a control device for the hydraulic arrangement, that is, when the hydraulic consumer is to remain in its current position, an uncontrolled pressure build-up by leakage can be avoided. In particular, between two of the arranged in the control line for the pressure means for controlling throttles a branch to Druckmittelsenke provided with another throttle, wherein the valve spool after the other throttle with a pressure medium from the branch, in particular with a pressure medium of the pressure medium sink, acted upon in its opening direction is.
Vorteilhafterweise ist die Schließfeder in einem von einer weiteren Stirnfläche des Ventilschiebers begrenzten Rückraum angeordnet. Weiter vorteilhaft ist eine Fluidverbindung des Rückraums mit der Druckmittelsenke mittels einer Absperreinrichtung unterbrechbar. Bei Nichtbetätigung der Steuereinrichtung für die hydraulische Anordnung, das heißt, wenn der hydraulische Verbraucher in seiner momentanen Stellung verharren soll, ist somit ein Abführen von Druckmittel aus dem Rückraum in die Druckmittelsenke verhinderbar, womit gewährleistet ist, dass der hydraulische Verbraucher tatsächlich in seiner momentanen Stellung verharrt. Advantageously, the closing spring is arranged in a rear space bounded by a further end face of the valve slide. Further advantageously, a fluid connection of the rear space with the pressure medium sink can be interrupted by means of a shut-off device. In non-actuation of the control device for the hydraulic arrangement, that is, when the hydraulic load is to remain in its current position, thus a discharge of pressure medium from the rear space in the pressure medium sink prevented, thus ensuring that the hydraulic consumer is actually in its current position remains.
Vorteilhafterweise weist die Absperreinrichtung, die insbesondere als ein Sitzventil ausgebildet ist, einen Ventilkörper auf, der mittels einer Druckfeder in Schließrichtung beaufschlagt ist und der mittels einer von einem Druckmittel in dem Zulaufströmungspfad betätigbaren Aufstoßeinrichtung, insbesondere einer Aufstoßstange oder einem Aufstoßkolben, in Öffnungsrichtung verschiebbar ist. Mittels der Bewegung des Ventilkörpers in Öffnungsrichtung kann die Fluidverbindung des Rückraums mit der Druckmittelsenke hergestellt werden, was ein Abfließen von Druckmittel aus dem Rückraum ermöglicht und somit eine Bewegung des Ventilschiebers des Senkbremsventils in Öffnungsrichtung zulässt. Advantageously, the shut-off device, which is designed in particular as a seat valve, a valve body which is acted upon by a compression spring in the closing direction and which is displaceable in the opening direction by means of an actuatable by a pressure medium in the Zulaufströmungspfad impingement device, in particular a Aufstoßstange or a poppet. By means of the movement of the valve body in the opening direction, the fluid connection of the rear space can be made with the pressure medium sink, which allows a flow of pressure fluid from the rear space and thus allows movement of the valve spool of Senkbremsventils in the opening direction.
Da das Senkbremsventil durch daran anliegende Drücke gesteuert ist, also ohne direkte Einflussnahme von außen, ist vorteilhafterweise mit der Absperreinrichtung eine solche Einflussnahme geschaffen. Wenn beispielsweise eine ziehende Last (= eine aktive Last, beispielsweise eine abzusenkende Masse, deren Gewichtskraft in Arbeitsrichtung wirkt) vorliegt und die Steuereinrichtung für die hydraulische Anordnung nicht betätigt ist, ist das Senkbremsventil insbesondere mittels der Schließfeder zugesteuert, um ein ungewolltes Absenken der Last zu vermeiden und die momentane Stellung des hydraulischen Verbrauchers – und damit der Last – zu halten. Soll eine derartige Last abgesenkt werden, wirkt die Absperreinrichtung mit der Aufstoßeinrichtung derart zusammen, dass die Aufstoßeinrichtung die Absperreinrichtung in ihre Öffnungsrichtung betätigt und den Abfluss von Druckmittel aus dem Rückraum in die Druckmittelsenke ermöglicht. Somit ist der Ventilschieber des Senkbremsventils in seine Öffnungsrichtung verschiebbar und damit eine Druckmittelverbindung des hydraulischen Verbrauchers zur Druckmittelsenke herstellbar. Since the lowering brake valve is controlled by adjoining pressures, ie without direct influence from the outside, such influence is advantageously created with the shut-off device. If, for example, a pulling load (= an active load, for example a mass to be lowered, whose weight acts in the working direction) is present and the control device for the hydraulic arrangement is not actuated, the lowering brake valve is in particular closed by means of the closing spring, in order to prevent undesired lowering of the load avoid and keep the current position of the hydraulic consumer - and thus the load -. If such a load to be lowered, the shut-off device cooperates with the impact device such that the impact device actuates the shut-off device in its opening direction and allows the outflow of pressure medium from the rear space into the pressure medium sink. Thus, the valve spool of the lowering brake valve is displaceable in its opening direction and thus a pressure medium connection of the hydraulic consumer to the pressure medium sink produced.
Vorteilhafterweise ist bei einer passiven Last (beispielsweise eine hochzuhebende Masse, deren Gewichtskraft entgegen der Arbeitsrichtung wirkt) der Ventilschieber in seine Öffnungsstellung gesteuert und die Bypassmessblende zur Druckmittelsenke ist vollständig geöffnet. Der Rücklaufvolumenstrom ist vollständig in die Druckmittelsenke gefördert, da das Regenerationsrückschlagventil, über das der Regenerationsvolumenstrom ansonsten in den ersten Strömungspfad eingespeist ist, aufgrund der vorherrschenden Druckverhältnisse geschlossen bleibt. Advantageously, in a passive load (for example, a mass to be lifted, whose weight counteracts the working direction), the valve slide is controlled in its open position and the bypass orifice to the pressure medium sink is fully open. The return flow is completely conveyed into the pressure medium sink, since the regeneration check valve, via which the regeneration flow is otherwise fed into the first flow path, remains closed due to the prevailing pressure conditions.
Vorteilhafterweise ist die Absperreinrichtung getrennt von dem Senkbremsventil ausgebildet. Alternativ dazu kann die Absperreinrichtung in dem Ventilschieber angeordnet sein. Damit ist ein geringerer Platzbedarf erreicht. Weiter ist dadurch eine Anzahl der zu bearbeitenden Bauteile verringert. Advantageously, the shut-off device is formed separately from the lowering brake valve. Alternatively, the shut-off device may be arranged in the valve spool. This is a smaller footprint achieved. Furthermore, this reduces a number of the components to be machined.
Vorteilhafterweise ist der Ventilkörper als ein druckausgeglichener Schieber mit einer Druckausgleichsbohrung ausgebildet. Über die Druckausgleichsbohrung ist ein Druckausgleich eines Schieberringraums der Absperreinrichtung mit einer von einer Stirnfläche des Schiebers begrenzten Kammer, in der die Druckfeder angeordnet ist, ermöglicht. Somit ist eine Bewegung des Ventilkörpers in seiner Öffnungsrichtung erlaubt, sobald die Aufstoßeinrichtung auf den Ventilkörper in dessen Öffnungsrichtung wirkt. Alternativ dazu kann der Ventilkörper als ein Dichtkegel ausgebildet sein. Advantageously, the valve body is designed as a pressure balanced slide with a pressure equalization hole. About the pressure compensating bore is a pressure equalization of a Schieberringraums the shut-off device with a limited of an end face of the slide chamber in which the compression spring is arranged allows. Thus, movement of the valve body in its opening direction is permitted as soon as the impactor acts on the valve body in its opening direction. Alternatively, the valve body may be formed as a sealing cone.
Vorteilhafterweise ist eine Überdeckung des Schiebers in seiner Bohrung so groß, dass auftretende Leckagen über den Ringspalt zwischen Schieber und Bohrung möglichst gering bleiben. Beispielsweise ist die Überdeckung mindestens doppelt so groß wie ein Durchmesser des Ventilkörpers. Insbesondere ist eine Überdeckung des Schiebers in seiner Bohrung derart bemessen, dass eine zu erwartende Leckagemenge in einem Ringspalt zwischen dem Schieber und der Bohrung aufnehmbar ist. Somit ist eine Leckage der Absperreinrichtung in eine Druckmittelsenke auf ein Minimum reduzierbar wenn nicht vermeidbar. Advantageously, an overlap of the slide in its bore is so large that occurring leaks remain as small as possible over the annular gap between the slide and bore. For example, the coverage is at least twice as large as a diameter of the valve body. In particular, an overlap of the slide is dimensioned in its bore such that an expected amount of leakage in an annular gap between the slide and the bore can be accommodated. Thus, leakage of the shut-off device into a pressure medium sink can be reduced to a minimum, if not avoidable.
Vorteilhafterweise ist mittels einer Druckteileranordnung, die insbesondere zwei Druckteilerdrosseln enthält und zwischen denen eine Zwischendruckabzweigung vorgesehen ist, ein Zwischendruckmittel abgegriffen, dessen dadurch wirkender Druck einen Wert zwischen einem im Rücklaufströmungspfad wirkenden Druck und einem in der Druckmittelsenke wirkenden Druck aufweist. Eine derartige Druckteileranordnung ist beispielsweise in der
Vorteilhafterweise ist eine Stirnfläche des Dichtkegels über die Druckteileranordnung mit Druckmittel aus dem Rücklaufströmungspfad beaufschlagt. Dadurch ist der Dichtkegel in seinen Dichtsitz gedrückt, wodurch die Absperreinrichtung sehr leckagearm ist. Advantageously, an end face of the sealing cone is acted upon by the pressure divider arrangement with pressure medium from the return flow path. As a result, the sealing cone is pressed into its sealing seat, whereby the shut-off device is very low-leakage.
Vorteilhafterweise ist der Dichtkegel, beispielsweise zum Anheben einer Last, mit dem von Druckmittel aus dem Zulaufströmungspfad beaufschlagten Aufstoßkolben aus seinem Dichtsitz drückbar. Somit ist zwar Druckmittel zwischen den beiden Druckteilerdrosseln in die Druckmittelsenke abführbar, aber über eine in der Zwischendruckabzweigung angeordnete Zwischendruckdrossel ist der Ventilschieber mit Druckmittel der Zwischendruckabzweigung in Schließrichtung beaufschlagt und somit ist der Ventilschieber kraftausgeglichen. Das heißt, in diesem Zustand ist der Ventilschieber noch nicht aus seiner Position bewegt, aber mittels einer weiteren Bewegung des Aufstoßkolbens auf den Ventilschieber zu leicht aus seiner Position heraus bewegbar. Advantageously, the sealing cone, for example for lifting a load, can be pressed out of its sealing seat with the topping piston acted on by pressure medium from the inlet flow path. Thus, while pressure medium between the two pressure divider throttles in the pressure medium sink can be discharged, but via a arranged in the Zwischendruckabzweigung intermediate pressure throttle valve spool with pressure medium of the Zwischendruckabzweigung is applied in the closing direction and thus the valve spool is force balanced. That is, in this condition, the valve spool is not yet moved out of position but is too easily moved out of position by further movement of the poppet on the valve spool.
Vorteilhafterweise ist der Ventilschieber wegen des in der Zwischendruckabzweigung wirkenden Zwischendrucks statisch kraftausgeglichen, da ein im Rücklaufströmungspfad wirkender Lastdruck direkt (ohne eine Drossel) in Öffnungsrichtung auf den Ventilschieber wirkt, wohingegen Druckmittel der Zwischendruckabzweigung zeitverzögert (über die Druckteilerdrosseln und die Zwischendruckdrossel) auf den Ventilschieber in dessen Schließrichtung wirkt. Bezogen auf daraus resultierende Druckkräfte entsteht ein verzögernd differenzierendes (DT-)Verhalten, das sich stabilitätsfördernd auf das Systemverhalten der hydraulischen Anordnung auswirkt. Advantageously, the valve spool is statically balanced due to the force acting in the intermediate pressure branch intermediate pressure, since acting in the return flow path load directly (without a throttle) acts in the opening direction on the valve spool, whereas pressure means the Zwischendruckabzweigung time delayed (via the pressure divider throttles and the intermediate pressure throttle) on the valve spool in its closing direction acts. Based on the resulting compressive forces, a delay-differentiating (DT) behavior results, which has a stability-promoting effect on the system behavior of the hydraulic arrangement.
Vorteilhafterweise ist Druckmittel zum Aufsteuern des Senkbremsventils nach der Zumessblende von dem Zulaufströmungspfad abgegriffen. Insbesondere ist die Individualdruckwaage mit dem nach der Zumessblende von dem Zulaufströmungspfad abgegriffenen Druckmittel in ihrer Schließrichtung beaufschlagt. Alternativ dazu kann Druckmittel zum Aufsteuern des Senkbremsventils zwischen einer Individualdruckwaage und der Zumessblende von dem Zulaufströmungspfad abgegriffen sein. Insbesondere ist die Individualdruckwaage mit dem zwischen der Individualdruckwaage und der Zumessblende von dem Zulaufströmungspfad abgegriffenen Druckmittel in ihrer Öffnungsrichtung beaufschlagt. Somit ist durch das Senkbremsventil ein zwischen der Individualdruckwaage und der Zumessblende wirkender Druck geregelt, der mit einem an einem Einspeiseort des Regenerationsvolumenstroms wirkenden Druck identisch ist, da in diesem Fall der Regenerationsvolumenstrom zwischen der Individualdruckwaage und der Zumessblende in den ersten Strömungspfad eingespeist ist. Dadurch ist ein maximaler Druckunterschied zwischen dem Rücklaufströmungspfad und dem Einspeiseort eingestellt. Die lastunabhängige Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers bleibt auch mit dieser Verschaltung erhalten. Advantageously, pressure medium for controlling the lowering brake valve after the metering orifice is tapped from the inlet flow path. In particular, the individual pressure compensator is acted upon by the pressure medium tapped from the inflow flow path after the metering orifice in its closing direction. Alternatively, pressure medium for controlling the lowering brake valve between an individual pressure balance and the metering orifice may be tapped from the inlet flow path. In particular, the individual pressure compensator is acted upon by the pressure medium tapped by the inlet pressure flow path between the individual pressure balance and the metering orifice in its opening direction. Thus, a pressure acting between the individual pressure compensator and the metering orifice is controlled by the lowering brake valve, which pressure is identical to a pressure acting at a feed location of the regeneration flow, since in this case the regeneration flow is fed between the individual pressure balance and the metering orifice into the first flow path. Thereby, a maximum pressure difference between the return flow path and the feed location is set. The load-independent adjustment of the working speed of the hydraulic load is maintained even with this interconnection.
Vorteilhafterweise ist der Ventilschieber mit Druckmittel zum Aufsteuern über ein erstes Drosselrückschlagventil beaufschlagt, das in Richtung zu dem Zulaufströmungspfad sperrt. Weiter vorteilhaft ist der Ventilschieber mit Druckmittel zum Zusteuern über ein zweites Drosselrückschlagventil beaufschlagt, das in Richtung zu dem Rücklaufströmungspfad sperrt. Insbesondere verlangsamen beziehungsweise dämpfen die Drosselrückschlagventile (quasi "über kreuz") eine Bewegung des Ventilschiebers des Senkbremsventils. Durch die Verwendung von Drosselrückschlagventilen ist ein effektiver Öffnungsquerschnitt einer Drosselfunktion des Drosselrückschlagventils weiter reduzierbar, als das bei beispielsweise gebohrten Blenden der Fall ist, da bei einem Drosselrückschlagventil quasi keine Verstopfungsgefahr besteht. Somit ist der Einsatz der Senkbremsventilanordnung beziehungsweise des Senkbremsventils ebenso bei ansonsten kritischen hydraulischen Verbrauchern mit großer Trägheit und/oder großer hydraulischer Kapazität realisierbar. Advantageously, the valve spool is acted upon by pressure means for controlling a first throttle check valve, which blocks in the direction of the inlet flow path. Further advantageously, the valve spool is acted upon by pressure medium for controlling via a second throttle check valve, which blocks in the direction of the return flow path. In particular, slow down or dampen the throttle check valves (quasi "cross over") a movement of the valve spool of Senkbremsventils. By using throttle check valves, an effective opening cross-section of a throttle function of the throttle check valve can be further reduced than is the case with, for example, drilled diaphragms, since there is virtually no risk of blockage in the case of a throttle check valve. Thus, the use of Senkbremsventilanordnung or the lowering brake valve is also feasible in otherwise critical hydraulic consumers with high inertia and / or large hydraulic capacity.
Vorteilhafterweise ist an einer Steuerleitung zwischen der Drossel beziehungsweise dem ersten Drosselrückschlagventil und dem Zulaufströmungspfad eine Abzweigung, insbesondere mit einer weiteren Drossel, zur Druckmittelsenke vorgesehen. Advantageously, a branch, in particular with a further throttle, is provided to the pressure medium sink on a control line between the throttle or the first throttle check valve and the inlet flow path.
Insbesondere ist die hydraulische Anordnung mit einem Zulaufventil in Open Center(OC)-Drosselsteuerung oder in Load Sensing (LS)- oder Lastdruckunabhängige Durchflussverteilung LUDV)-Steuerung hydraulisch verschaltet. In particular, the hydraulic arrangement is hydraulically interconnected with an inlet valve in open center (OC) throttle control or in load sensing (LS) or load pressure independent flow distribution (LUDV) control.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Several embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
Detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen Detailed description of the illustrated embodiments
In dem in
Die Senkbremsventilanordnung
Ein Ventilschieber
Die Druckteileranordnung
Der Ventilschieber
Die zwei Drosseln
Sobald der Ventilschieber
Das in
Die separat ausgebildete Absperreinrichtung
Bei mittels der Absperreinrichtung
Mittels der Bewegung des Schiebers
Das in
Die Aufstoßeinrichtung
Mittels dem stufig ausgebildeten Aufstoßkolben
Das in
Die Individualdruckwaage
Die Individualdruckwaage ist in ihrer Schließrichtung mit nach der Zumessblende von dem Zulaufströmungspfad abgegriffenem Druckmittel beaufschlagt. In ihrer Öffnungsrichtung ist die Individualdruckwaage mit zwischen der Individualdruckwaage und der Zumessblende von dem Zulaufströmungspfad abgegriffenem Druckmittel beaufschlagt. Die Individualdruckwaage ist federbelastet in ihre Öffnungsrichtung beaufschlagt. Die Zumessblende ist federbelastet in ihre Schließrichtung beaufschlagt. The individual pressure compensator is acted upon in its closing direction with the pressure medium tapped from the inlet flow path after the metering orifice. In its opening direction, the individual pressure compensator is acted upon with pressure medium tapped by the inlet pressure flow path between the individual pressure balance and the metering orifice. The individual pressure compensator is spring loaded in its opening direction acted upon. The metering orifice is spring loaded in its closing direction acted upon.
Das in
Der Druck zwischen der Individualdruckwaage und der Zumessblende ist mit dem Druck am Einspeiseort des Regenerationsvolumenstroms identisch, wodurch ein maximaler Druckunterschied zwischen dem Rücklaufströmungspfad und dem Einspeiseort eingestellt ist. The pressure between the individual pressure balance and the metering orifice is identical to the pressure at the point of supply of the regeneration volume flow, whereby a maximum pressure difference between the return flow path and the feed location is set.
Das in
Die Funktionsweise der Drosselrückschlagventile
Die Drosselrückschlagventile
Offenbart ist eine hydraulische Anordnung zur Regeneration von Druckmittel eines hydraulischen Verbrauchers, bei der in einer Senkbremsventilanordnung mit einem Senkbremsventil eine Bypassmessblende einer Regelmessblende fluidisch nachgeschaltet ist. Somit ist ein großer Teil eines Rücklaufvolumenstroms in einen Zulaufströmungspfad regenerierbar. Je nach Öffnungsquerschnitt der Regelmessblende und der Bypassmessblende kann ein höherer Bypassstrom eingestellt und somit eine Systemstabilität vergrößert werden, oder ein niedrigerer Bypassstrom eingestellt werden und somit zwar der Regenerationsvolumenstrom größer, aber die Systemstabilität geringer wird. Dadurch ist eine stabile Verschaltung einer Senkbremsventilanordnung geschaffen, bei der ein großer Teil des Rücklaufvolumenstroms in den Zulaufströmungspfad regenerierbar ist. Disclosed is a hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer, in which a bypass measuring orifice of a regulating orifice is fluidly connected downstream in a lowering brake valve arrangement with a lowering brake valve. Thus, a large part of a return flow rate can be regenerated into a feed flow path. Depending on the opening cross-section of the control orifice and the bypass orifice plate, a higher bypass flow can be set and thus a system stability can be increased, or a lower bypass flow can be set, thus increasing the regeneration volume flow but reducing system stability. As a result, a stable interconnection of a lowering brake valve arrangement is created, in which a large part of the return flow volume can be regenerated into the inlet flow path.
In
Oberhalb einer Trennlinie
Die verschiedenen Kurven zeigen eine Amplitudenreserve in Form der Systemverstärkung einer offenen Regelstrecke bei 180° Phasenversatz in Abhängigkeit der Zylindergeschwindigkeit bei jeweils gleichen eingeprägten Zulaufvolumenstromwerten. The various curves show an amplitude reserve in the form of the system gain of an open controlled system with a 180 ° phase offset as a function of the cylinder speed, with the same applied intake volume flow values in each case.
Die erste Kurve
Die 3/2-Wege Senkbremsventil gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht über ihren gesamten Betriebsbereich eine zum Teil signifikant höhere Stabilitätsreserve (= größerer Abstand von der Trennlinie
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Hydraulische Anordnung Hydraulic arrangement
- 2 2
- hydraulischer Verbraucher (Differentialzylinder) hydraulic consumer (differential cylinder)
- 4 4
- Kolbenraum piston chamber
- 6 6
- erster Strömungspfad (Zulaufströmungspfad) first flow path (inlet flow path)
- 8 8th
- Ringraum annulus
- 10 10
- zweiter Strömungspfad (Rücklaufströmungspfad) second flow path (return flow path)
- 12 12
- Senkbremsventilanordnung Senkbremsventilanordnung
- 14 14
- Druckmittelsenke Pressure medium sink
- 16 16
- Senkbremsventil lowering valve
- 18 18
- Regelmessblende Usually Orifice
- 20 20
- Bypassmessblende Bypass Orifice
- 22 22
- Rückschlagventil check valve
- 24 24
- Schließfeder closing spring
- 26 26
- Ventilschieber valve slide
- 28 28
- erste Bewegungsrichtung first direction of movement
- 30 30
- Druckteileranordnung Pressure divider arrangement
- 32 32
- Zwischendruckdrossel Intermediate pressure throttle
- 34 34
- Druckteilerdrossel Pressure divider choke
- 35 35
- Zwischendruckabzweigung Zwischendruckabzweigung
- 36 36
- Drossel throttle
- 38 38
- weitere Drossel another throttle
- 40 40
- Regenerationsrückschlagventil Regeneration check valve
- 42 42
- Absperreinrichtung shut-off
- 44 44
- Rückraum backcourt
- 45 45
- Ventilschieberringraum Spool valve annulus
- 46 46
- Ventilkörper (Schieber) Valve body (slide)
- 47 47
- Schieberringraum Slide annulus
- 48 48
- Aufstoßeinrichtung transferring device
- 50 50
- Druckfeder compression spring
- 52 52
- Individualdruckwaage Individual pressure compensator
- 54 54
- Zumessblende metering orifice
- 56 56
- erstes Drosselrückschlagventil first throttle check valve
- 58 58
- zweites Drosselrückschlagventil second throttle check valve
- 60 60
- Trennlinie parting line
- 62 62
- erste Kurve – erfindungsgemäßes 3/2-Wege Senkbremsventil first curve - inventive 3/2-way lowering brake valve
- 64 64
- zweite Kurve – 2/2-Wege Senkbremsventil als Regenerationsventil second curve - 2/2-way lowering brake valve as regeneration valve
- 66 66
- dritte Kurve – 2/2-Wege Senkbremsventil ohne Regenerationsfunktionthird turn - 2/2-way lowering brake valve without regeneration function
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012203386 A1 [0003] DE 102012203386 A1 [0003]
- DE 102012203387 A1 [0003] DE 102012203387 A1 [0003]
- DE 102012220863 A1 [0003, 0005, 0026] DE 102012220863 A1 [0003, 0005, 0026]
Claims (15)
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DE102015209325.5A DE102015209325A1 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102015209325.5A Withdrawn DE102015209325A1 (en) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Hydraulic arrangement for the regeneration of pressure medium of a hydraulic consumer |
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Citations (5)
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DE102012203387A1 (en) | 2012-03-05 | 2013-09-05 | Robert Bosch Gmbh | Valve assembly for hydraulic drive system in mobile working machine, has separate drain valve controlling fluid stream from working connections to tank line, and circulation valve provided for disconnecting and/or releasing pump line |
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-
2015
- 2015-05-21 DE DE102015209325.5A patent/DE102015209325A1/en not_active Withdrawn
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---|---|---|---|
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |